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Centro de Astrofísica da Universidade do Porto

Dark Energy: Constrangimentos a Partir de Enxames de Galáxias

PTDC/CTE-AST/64711/2006 & FCOMP-01-0124-FEDER-007116

Investigador responsável
António C. da Silva

Compreender a formação e evolução de estrutura cosmológica constitui um dos desafios mais importantes em Astronomia. Uma das pedras basilares deste desafio consiste no estudo dos enxames de galáxias, as maiores estruturas gravitacionalmente ligadas do Universo. Levantamentos (surveys) de enxames de galáxias observados em raios-X e através do efeito Sunyaev-Zel’dovich (SZ) previstos no futuro próximo deverão detectar vários milhares de enxames, que se espera poder constituir peças de puzzle essenciais para decifrar alguns dos desafios mais enigmáticos da moderna Cosmologia observacional. Isto inclui decifrar a natureza da energia escura e compreender como a estruturas cosmológicas se formam e evoluem no tempo.

O objectivo central deste projecto consiste em implementar um algoritmo de determinação de distâncias a enxames de galáxias através da correlação da sua emissão em SZ e raios-X. Este método é independente dos indicadores de distância tradicionais usados no método "distance ladder" (i.e. constitui um método directo de medição de distancias), mas o seu potencial para restringir parâmetros cosmológicos (especialmente aqueles relacionados com a energia escura) ainda não foi estudado em toda a sua extensão e profundidade. Nós propomos efectuar este estudo a partir de observações XCS (uma colaboração internacional para a detecção de enxames em imagens públicas de raios-X obtidas com o satélite XMM-Newton) e SZ a efectuar pelo satélite Planck Surveyor. Os levantamentos a efectuar por estes satélites, ambos considerados projectos chave (key projects) do actual plano de missões da agência espacial Europeia (ESA), serão durante vários anos os maiores levantamentos a ser feitos em SZ e raios-X.

Com este projecto propomos igualmente aprofundar o trabalho que temos vindo a desenvolver no âmbito do estudo das propriedades observacionais dos enxames. O nosso objectivo consiste em caracterizar propriedades estruturais e de proporcionalidade entre observáveis (scaling laws,) de modo a quantificar o papel da energia escura e da física do gás na formação e evolução dos enxames, e testar diferentes modelos de formação de estrutura e cosmologia. O objectivo é contribuir para o desenvolvimento de métodos optimizados que maximizem a extracção de informação científica apartir da correlacção de dados e estrategias observacionais diferentes.

Na nossa análise combinamos ferramentas analíticas e simulações numéricas que temos vindo a desenvolver no seio do nosso grupo de investigação e em colaboração no âmbito da nossa participação no projecto XCS e grupos de trabalho Planck Surveyor. No que concerne a métodos analíticos utilizaremos por exemplo o formalismo que desenvolvemos em Nunes, da Silva, Aghanim, 2006, A&A, 450, 899, para investigar o papel da energia escura no colapso gravitacional que conduz à formação de enxames e para prever a abundância de enxames em diferentes modelos de energia escura. No que concerne a simulações numéricas, faremos uso de técnicas de hidrodinâmica de ponta para produzir simulações realistas de enxames de acordo com as observações Planck e XCS. Utilizaremos ainda simulações em diferentes modelos de energia escura para estudar o impacto que esta tem no processo de formação de enxames e evolução das suas relações de proporcionalidade entre observáveis.

Os investigadores deste projecto possuem conhecimentos e experiências complementares em diferentes domínios da física de enxames, formação de estrutura e cosmologia e participam activamente na construção do catálogo XCS assim como no grupo de trabalho Planck dedicado ao estudo de enxames de galáxias. Os membros desta equipa participam igualmente na colaboração internacional CLEF-SSH para o estudo de enxames através simulações em supercomputadoes.

O nosso projecto é oportuno e aborda aspectos fundamentais para a preparação e interpretação de surveys de enxames futuras. Este projecto desenrola-se durante um período que inclui o lançamento do satélite Planck (previsto para 2008) e o acumular de milhares de observações de enxames no catálogo XCS. Apesar do projecto poder ser financiado até um máximo de 3 anos, os nossos interesses de investigação estendem-se para lá deste prazo, sendo um dos nossos objectivos começar a preparação para poder aproveitar ao máximo as oportunidades de investigação que se proporcionarem com a missão espacial Planck e projectos futuros que vierem a ser desenvolvidos pela ESA e ESO, tais como os instrumentos XEUS e ALMA.

Instituição financiadora
Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Início: 1 setembro 2007
Fim: 28 fevereiro 2011

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Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço é (IA) é uma nova, mas muito aguardada, estrutura de investigação com uma dimensão nacional. Ele concretiza uma visão ousada, mas realizável para o desenvolvimento da Astronomia, Astrofísica e Ciências Espaciais em Portugal, aproveitando ao máximo e realizando plenamente o potencial criado pela participação nacional na Agência Espacial Europeia (ESA) e no Observatório Europeu do Sul (ESO). O IA é o resultado da fusão entre as duas unidades de investigação mais proeminentes no campo em Portugal: o Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) e o Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa (CAAUL). Atualmente, engloba mais de dois terços de todos os investigadores ativos em Ciências Espaciais em Portugal, e é responsável por uma fração ainda maior da produtividade nacional em revistas internacionais ISI na área de Ciências Espaciais. Esta é a área científica com maior fator de impacto relativo (1,65 vezes acima da média internacional) e o campo com o maior número médio de citações por artigo para Portugal.

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